梯形波调制焊接电流波形的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及焊接电流波形控制领域，具体是一种梯形波调制焊接电流波形。
【背景技术】
[0002]轻量化是当今和未来先进成型技术的发展趋势，运载工具的轻量化不仅能够节能减排，而且能够提高机动能力和操纵性能。铝合金具有高强度和低密度，是实现轻量化制造的一种行之有效的工程材料。铝合金材料广泛地应用于航空、航天、高铁、核能和船舶等行业，焊接是一个必不可少的加工过程。铝合金的低熔点和高导热性致使诸如裂纹、焊塌和焊穿等缺陷经常发生。但是铝合金表面常有氧化膜，需要密集的能量来产生阴极雾化效果去除氧化膜。因此输入母材的能量必须严格控制。钨极惰性气体保护焊满足铝合金的焊接要求并且能够得到少缺陷并且高质量的接头，但是相对于熔化极气体保护焊，低的熔覆率和浅的熔深限制了它的广泛应用。
[0003]为了实现高效焊接铝合金，研究工作者做了大量的研究来改进焊接电源和优化焊接工艺，单脉冲熔化极气体保护焊和双脉冲熔化极气体保护焊都能够实现铝合金的焊接。然而单脉冲极易产生氢致裂纹，导致接头内部应力集中而发生失效断裂，其参数匹配也比较困难。双脉冲能够降低裂纹敏感性和气孔发生率，然而在传统的定速送丝双脉冲焊接中，弧长是不断变化的。在强脉冲群往弱脉冲群过渡时，弧长和干伸长达到最大，这时平均电流却突然减小，因此断弧经常在这个时间发生，当母材是冷的时候会更加严重。这种情况大大降低了焊接稳定性，在焊接昂贵精密工件时，会造成较大损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种梯形波调制焊接电流波形。该波形在传统的双脉冲波形中，加入了强弱过渡脉冲群和弱强过渡脉冲群。这样在强脉冲群往弱脉冲群过渡时，会经历一个强弱过渡脉冲群;在弱脉冲群往强脉冲群过渡时，会经历一个弱强过渡脉冲群。在强脉冲群往弱脉冲群过渡时，弧长和干伸长达到最大，这时强弱过渡脉冲群的存在致使平均电流逐渐减小，断弧现象得到显著抑制。其低频调制脉冲由于加入了强弱过渡脉冲群和弱强过渡脉冲群而由矩形变成梯形。该波形实现铝合金的高效焊接，得到缺陷极少，成型良好的接头。
[0005]本发明的目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种梯形波调制焊接电流波形，用于控制焊接电流，所述焊接电流波形为周期性循环反复，在每个所述焊接电流波形周期内包括:强脉冲群、强弱过渡脉冲群、弱脉冲群和弱强过渡脉冲群，上述各个脉冲群依次顺序连接，形成连续调制波形。
[0007]进一步地，所述焊接电流波形的低频部分脉冲为梯形脉冲。
[0008]进一步地，所述焊接电流波形的高频部分脉冲为矩形脉冲。
[0009]进一步地，所述焊接电流波形在每个重复周期内的所述强弱过渡脉冲群与所述弱强过渡脉冲群中包含的脉冲数量相同。
[0010]进一步地，所述焊接电流波形的高频部分脉冲的峰值电流值相同。
[0011 ]进一步地，所述焊接电流波形的高频部分脉冲的峰值电流持续时间相同。
[0012]进一步地，所述焊接电流波形在每个重复周期内的所述弱脉冲群的基值电流小于所述强脉冲群的基值电流。
[0013]进一步地，所述焊接电流波形在每个重复周期内的所述弱脉冲群的脉冲个数小于所述强脉冲群的脉冲个数。
[0014]进一步地，所述焊接电流波形在每个重复周期内的所述弱脉冲群的基值持续时间大于所述强脉冲群的基值持续时间。
[0015]本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:
[0016]I)本发明公开的梯形波调制焊接电流波形能够形成美观的焊波。金属过渡主要发生在强脉冲群，焊道波峰是在强脉冲群产生的，焊道波谷是在弱脉冲群产生的。每个电流周期在焊道上面生成一个波峰和波谷，在焊接速度不变的情况下，焊道波峰和焊道波谷长度不变，多个周期就会在焊道上面形成美观的焊波。
[0017]2)本发明公开的梯形波调制焊接电流波形具有很宽的电流调节范围。虽然该波形中所有高频矩形脉冲的峰值电流值相同，所有高频矩形脉冲的峰值电流持续时间也相同，但是强脉冲群的基值电流、弱脉冲群的基值电流、强脉冲群的基值时间、弱脉冲群的基值时间、强脉冲群的脉冲个数和弱脉冲群的脉冲个数都是可以变化的，通过变换这些参数就可以得到很宽的平均电流。
[0018]3)本发明公开的梯形波调制焊接电流波形能够降低气孔发生率。电弧力与平均电流的平方成正比，该波形强脉冲群的平均电流远大于弱脉冲群的平均电流，所以强脉冲群的电弧力远大于弱脉冲的电弧力。强弱电弧力导致熔池产生上下对流运动，对流运动的频率接近熔池的共振频率，从而诱发熔池共振，该共振能够促使焊缝中的氢气溢出。
[0019]4)本发明公开的梯形波调制焊接电流波形能够细化焊缝晶粒。强弱电弧力导致熔池产生上下对流运动，对流运动的频率接近熔池的共振频率，从而诱发熔池共振，该共振导致熔池凝固过程中，不断长大的晶粒被摩擦和剪切，抑制了晶粒的长大，而破碎的晶粒可以作为其他晶粒的异质形核点，从而进一步减小晶粒尺寸。细小的晶粒意味着优越的机械和力学性能。
【附图说明】
[0020]图1是本发明提出的梯形波调制焊接电流波形组成结构示意图；
[0021]图2是本发明提出的梯形波调制焊接电流波形的样本实时电流波形图；
[0022]图3是本发明提出的梯形波调制焊接电流波形的样本实时电压波形图；
[0023]图4是本发明提出的梯形波调制焊接电流波形的样本瞬时能量波形图；
[0024]图5是本发明提出的梯形波调制焊接电流波形的样本动态电阻波形图。
【具体实施方式】
[0025]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]实施例
[0027]如图1所示为本发明提出的梯形波调制焊接电流波形的结构示意图。
[0028]该波形具有以下特征:
[0029]1.该波形由耦合的低频梯形脉冲和高频矩形脉冲组成。
[0030]2.该波形由强脉冲群，强弱过渡脉冲群，弱脉冲群和弱强过渡脉冲群组成。
[0031 ] 3.该波形中强弱过渡脉冲群与弱强过渡脉冲群的脉冲个数相同。
[0032]4.该波形中所有高频矩形